DE102013110774A1 - Device for changing the jet shape of flowable products - Google Patents
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Abstract
Dargestellt und beschrieben ist eine Vorrichtung (14) zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend: einen Eintrittsbereich (16) zum Eintritt der fließfähigen Produkte, einen Austrittsbereich (17) zum Austritt der fließfähigen Produkte, und mehrere Kanäle (18) zur Durchleitung der fließfähigen Produkte, wobei jeder Kanal (18) einen dem Eintrittsbereich (16) zugeordneten Einlass (19) und einen dem Austrittsbereich (17) zugeordneten Auslass (20) aufweist, wobei die Einlässe (19) gemeinsam eine im Eintrittsbereich (16) liegende Eintrittsfläche (30) mit einer Breite (B) und einer Höhe (H) bilden, und wobei die Auslässe (20) gemeinsam eine im Austrittsbereich (17) liegende Austrittsfläche (32) mit einer Breite (B') und einer Höhe (H') bilden. Um zu erreichen, dass sich die Spritzerbildung bei der Befüllung von Verpackungen mit nicht-rotationssymmetrischem Querschnitt verringert, wird vorgeschlagen, dass die Austrittsfläche (32) nicht-rotationssymmetrisch ist.Shown and described is a device (14) for changing the jet shape of flowable products, in particular foodstuffs, comprising: an inlet region (16) for the entry of the flowable products, an outlet region (17) for the outlet of the flowable products, and a plurality of channels (18 ) for the passage of the flowable products, wherein each channel (18) has an inlet (19) associated with the inlet area (16) and an outlet (20) associated with the outlet area (17), wherein the inlets (19) together form one in the inlet area (16 ), and wherein the outlets (20) together form an outlet surface (32) with a width (B ') and a height (32) lying in the exit region (17). H ') form. In order to reduce the formation of spatter during the filling of packages of non-rotationally symmetrical cross section, it is proposed that the exit surface (32) be non-rotationally symmetrical.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend: einen Eintrittsbereich zum Eintritt der fließfähigen Produkte, einen Austrittsbereich zum Austritt der fließfähigen Produkte, und mehrere Kanäle zur Durchleitung der fließfähigen Produkte, wobei jeder Kanal einen dem Eintrittsbereich zugeordneten Einlass und einen dem Austrittsbereich zugeordneten Auslass aufweist, wobei die Einlässe gemeinsam eine im Eintrittsbereich liegende Eintrittsfläche mit einer Breite und einer Höhe bilden, und wobei die Auslässe gemeinsam eine im Austrittsbereich liegende Austrittsfläche mit einer Breite und einer Höhe bilden.The invention relates to a device for changing the jet shape of flowable products, in particular of foods, comprising: an inlet region for the entry of the flowable products, an outlet region for the outlet of the flowable products, and a plurality of channels for the passage of the flowable products, each channel a the inlet region associated with inlet and an outlet associated with the outlet region, wherein the inlets together form an inlet surface lying in the inlet region with a width and a height, and wherein the outlets together form an exit surface lying in the exit region with a width and a height.
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln.The invention also relates to the use of such a device for filling food, in particular for the aseptic filling of food.
Auf dem Gebiet der Verpackungstechnik sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, fließfähige Produkte in die dafür vorgesehenen Verpackungen zu füllen. Bei den fließfähigen Produkten kann es sich beispielsweise um Nahrungsmittel wie etwa Milch, Fruchtsaft, Saucen oder Joghurt handeln. Als Verpackungen können beispielsweise Verbundverpackungen mit Lagen aus Pappe und Kunststoff eingesetzt werden.Numerous possibilities are known in the field of packaging technology for filling flowable products into the packaging provided for this purpose. The flowable products may be, for example, foods such as milk, fruit juice, sauces or yoghurt. For example, composite packaging with layers of cardboard and plastic can be used as packaging.
Ein wichtiger Schritt bei der Befüllung der Verpackungen besteht darin, die fließfähigen Produkte möglichst schnell in die Verpackungen zu füllen, um eine schnelle Taktung und somit hohe Stückzahlen erreichen zu können. Trotz der hohen Strömungsgeschwindigkeit soll die Befüllung jedoch weitgehend ohne Spritzer und Schaumbildung erfolgen, um die hygienischen Anforderungen erfüllen zu können und Verunreinigungen an der Verpackung oder der Abfüllmaschine zu vermeiden. Besonders hohe hygienische Anforderungen treten bei Nahrungsmitteln auf, die unter sterilen, also keimfreien Bedingungen abgefüllt werden.An important step in the filling of the packaging is to fill the flowable products as quickly as possible in the packaging in order to achieve a fast timing and thus high volumes can. Despite the high flow rate, however, the filling should be done largely without spattering and foaming in order to meet the hygienic requirements and to avoid contamination on the packaging or the filling machine. Particularly high hygienic requirements occur in foods that are filled under sterile, ie germ-free conditions.
Den hohen Anforderungen kann nur genügt werden, wenn der Befüllvorgang an individuelle Faktoren wie beispielsweise die Eigenschaften des abzufüllenden Produkts und das Volumen sowie die Form der Verpackung angepasst wird. Die Anpassung beinhaltet regelmäßig eine Einstellung der Durchflussmenge und der Durchflussgeschwindigkeit. Darüber hinaus wird oftmals auch die Fülldüse an das abzufüllende Produkt und die Verpackung angepasst und gegebenenfalls ausgetauscht. Denn die Fülldüse bestimmt maßgeblich die Form und das Geschwindigkeitsprofil des Füllstrahls. Zudem ist die Fülldüse für eine tropfenfreie Befüllung verantwortlich. Hierzu wird der Volumenstrom vor dem Austritt aus der Fülldüse häufig in mehrere Teilströme aufgeteilt, die durch einzelne Kanäle geleitet werden. Dies hat den Vorteil, dass das abzufüllende Produkt mit einer größeren Wandfläche in Berührung kommt, wodurch bei einer Unterbrechung der Befüllung die Restmenge des abzufüllenden Produkts sicher in den Kanälen gehalten wird und nicht unkontrolliert auf die Verpackung oder die Abfüllmaschine tropft („Kapillarwirkung”).The high requirements can only be met if the filling process is adapted to individual factors such as the properties of the product to be filled and the volume and shape of the packaging. The adjustment regularly includes a setting of the flow rate and the flow rate. In addition, often the filling nozzle is adapted to the product to be filled and the packaging and optionally replaced. Because the filling nozzle significantly determines the shape and the velocity profile of the filling jet. In addition, the filling nozzle is responsible for a drip-free filling. For this purpose, the volume flow before exiting the filling nozzle is often divided into several partial flows, which are passed through individual channels. This has the advantage that the product to be filled comes into contact with a larger wall surface, whereby the rest of the product to be filled is held securely in the channels at an interruption of the filling and does not drip uncontrollably on the packaging or the filling machine ("capillary action").
Viele der bekannten Fülldüsen haben ein Gehäuse mit einer runden Querschnittsfläche. Zudem sind sowohl die Eintrittsfläche als auch die Austrittsfläche bekannter Fülldüsen oftmals rund geformt. Durch das runde Gehäuse können die Fülldüsen in jeder beliebig gedrehten Stellung einfach in bekannten Abfüllmaschinen eingesetzt werden. Durch die runden Eintritts- und Austrittsflächen wird ein Füllstrahl erzeugt, dessen Querschnitt ebenfalls rund ist.Many of the known filling nozzles have a housing with a round cross-sectional area. In addition, both the inlet surface and the outlet surface of known filling nozzles are often round in shape. Due to the round housing, the filling nozzles can be easily inserted in any arbitrary rotated position in known filling machines. Through the round inlet and outlet surfaces, a filling jet is generated whose cross section is also round.
Eine Fülldüse für die Abfüllung von Nahrungsmitteln ist beispielsweise aus der
Die aus der
Ein weiterer Nachteil der aus der
Bei Verpackungen mit einer runden Grundfläche, beispielsweise Flaschen, sind runde Füllstrahlen auch im Hinblick auf die Spritzerbildung als vorteilhaft anzusehen. Viele Verpackungen weisen jedoch nicht-rotationssymmetrische, beispielsweise rechteckige Grundflächen auf. Bei diesen Verpackungen kann ein runder Füllstrahl zu Problemen führen. Denn ein runder Füllstrahl weist geometrisch bedingt bei der Befüllung von Verpackungen mit rechteckiger Grundfläche zu zwei der Seitewände einen wesentlich geringeren Abstand auf als zu den anderen beiden Seitenwänden. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Abschirmung von auftretenden Spritzern: Die beiden dicht an dem Strahl liegenden Seitenwände schirmen in einem steilen Winkel auftretende Spritzer recht gut ab und verhindern ihren Austritt aus der Verpackung. Die beiden weiter von dem Strahl entfernt liegenden Seitenwände können jedoch Spritzer, die sich in einem genauso steilen Winkel nach oben bewegen, nicht mehr abschirmen. Es besteht daher die Gefahr, dass diese Spritzer aus der Verpackung austreten und die Verpackung oder die Abfüllmaschine verunreinigen. Dies kann zur Folge haben, dass die Verpackung, beispielsweise eine Karton/Kunststoff-Verbundverpackung, in demjenigen Bereich verunreinigt wird, in dem sie später durch Schweißverfahren verschlossen werden soll. Im Bereich der Verunreinigung kann jedoch keine zuverlässige Schweißverbindung mehr erzeugt werden, so dass die Verpackung nicht mehr dicht verschlossen werden kann und aussortiert werden muss. Wenn die Undichtigkeit nicht sofort erkannt wird, kann die undichte Verpackung bei weiteren Verarbeitungsschritten oder beim Transport Teile der Abfüllmaschine oder andere Verpackungen verunreinigen. Da viele Lebensmittel unter sterilen, also keimfreien Bedingungen abgefüllt werden müssen, können derartige Verunreinigungen der Abfüllmaschine eine aufwändige Reinigung sowie eine erneute Sterilisation der gesamten Abfüllmaschine erforderlich machen. Während dieser Zeit kann keine Abfüllung erfolgen, so dass es zu Produktionsausfällen kommt. Eine Verunreinigung anderer Verpackungen kann demgegenüber dazu führen, dass größere Einheiten oder Paletten von Verpackungen unverkäuflich werden. Bereits einzelne aus der Verpackung austretende Spritzer können daher erhebliche Probleme verursachen.For packages with a round base, such as bottles, round filling jets are also considered to be advantageous in terms of spattering. However, many packages have non-rotationally symmetrical, for example rectangular bases. With these packages, a round filling jet can lead to problems. Because a circular filling jet has geometry due to the filling of packaging with a rectangular base to two of the side walls a much smaller distance than the other two side walls. This leads to an uneven shielding of spatters occurring: The two side walls lying close to the jet shield quite well at a steep angle and prevent their escape from the packaging. However, the two sidewalls further away from the beam can no longer shield splashes that move upward at an equally steep angle. There is therefore a risk that these splashes leak out of the packaging and contaminate the packaging or the filling machine. This can result in that the packaging, for example a cardboard / plastic composite packaging, is contaminated in the area in which it is to be closed later by welding. In the area of contamination, however, no reliable welded connection can be generated, so that the packaging can no longer be tightly sealed and must be sorted out. If the leak is not detected immediately, the leaking packaging may contaminate parts of the filling machine or other packaging during further processing or transportation. Since many foods must be filled under sterile, ie germ-free conditions, such contamination of the filling machine can make a complicated cleaning and re-sterilization of the entire filling machine required. During this time no filling can take place, so that it comes to production losses. In contrast, contamination of other packaging can lead to larger units or pallets of packaging becoming unsalable. Even single leaking from the packaging splashes can therefore cause significant problems.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sich die Spritzerbildung bei der Befüllung von Verpackungen mit nicht-rotationssymmetrischem Querschnitt verringert.The invention is therefore based on the object to design the above-mentioned and previously described device in such a way and further that reduces the formation of spatter during the filling of packages with non-rotationally symmetrical cross-section.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass die Austrittsfläche nicht-rotationssymmetrisch ist.This object is achieved in a device according to the preamble of patent claim 1, characterized in that the exit surface is non-rotationally symmetrical.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich zunächst durch einen Eintrittsbereich zum Eintritt der fließfähigen Produkte sowie durch einen Austrittsbereich zum Austritt der fließfähigen Produkte aus. Zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich sind mehrere Kanäle zur Durchleitung der fließfähigen Produkte angeordnet. Jeder der Kanäle weist einen Einlass auf, der dem Eintrittsbereich zugeordnet ist. Zudem weist jeder der Kanäle einen Auslass aus, der dem Austrittsbereich zugeordnet ist. Die Einlässe bilden gemeinsam eine im Eintrittsbereich liegende Eintrittsfläche und die Auslässe bilden gemeinsam eine im Austrittsbereich liegende Austrittsfläche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl, hergestellt sein.A device according to the invention is initially characterized by an inlet region for the entry of the flowable products and by an outlet region for the outlet of the flowable products. Between the inlet region and the outlet region a plurality of channels for the passage of the flowable products are arranged. Each of the channels has an inlet associated with the entrance area. In addition, each of the channels has an outlet associated with the exit area. The inlets together form an inlet surface located in the inlet region and the outlets together form an outlet surface located in the outlet region. The device according to the invention may for example be made of metal, in particular of steel, preferably stainless steel.
Gemäß der Erfindung ist die Austrittsfläche nicht-rotationssymmetrisch. Die Symmetrie wird in Bezug auf die Mittelachse der Vorrichtung betrachtet. Die Form der Austrittsfläche hat einen wesentlichen Einfluss auf die Form der Querschnittsfläche des austretenden Füllstrahls. Die Erfindung sieht demnach eine Abkehr von bekannten, rotationssymmetrischen Querschnitten vor. Stattdessen wird eine Austrittsfläche gewählt, die nicht-rotationssymmetrisch und insbesondere nicht kreisförmig ist. Die Austrittsfläche kann viereckig, insbesondere rechteckig oder quadratisch geformt sein. Ebenso kann die Eintrittsfläche viereckig, insbesondere rechteckig oder quadratisch geformt sein. Die Form der Eintrittsfläche bestimmt die Form des Füllstrahls zwar weniger stark als die Form der Austrittsfläche. Jedoch hat eine entsprechend geformte Eintrittsfläche den Vorteil, dass die Form der – die Eintrittsfläche mit der Austrittsfläche verbindenden – Kanäle einfacher gestaltet sein kann und die durch die Kanäle fließenden Teilströmungen weniger stark umgelenkt werden müssen.According to the invention, the exit surface is non-rotationally symmetrical. The symmetry is considered with respect to the central axis of the device. The shape of the exit surface has a significant influence on the shape of the cross-sectional area of the outgoing filler jet. The invention accordingly provides for a departure from known, rotationally symmetrical cross sections. Instead, an exit surface is selected that is non-rotationally symmetric and in particular non-circular. The exit surface may be square, in particular rectangular or be square shaped. Likewise, the entrance surface may be quadrangular, in particular rectangular or square shaped. Although the shape of the entrance surface determines the shape of the filler jet less than the shape of the exit surface. However, a correspondingly shaped entrance surface has the advantage that the shape of the - connecting the entrance surface with the exit surface - channels can be made simpler and the flowing through the channels partial flows must be less deflected.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Austritts- und/oder Eintrittsfläche wird ein Füllstrahl erzeugt, dessen Querschnittsfläche ebenfalls nicht-rotationssymmetrisch, sondern beispielsweise viereckig geformt ist. Im freien Fall verändert sich die Querschnittsfläche aufgrund der Oberflächenspannung zwar wieder in Richtung eines runden Querschnitts. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, dass bei relativ kurzen Fallhöhen – wie sie bei den meisten Verpackungen üblich sind – die nicht-rotationssymmetrische Querschnittsfläche des Füllstrahls zumindest teilweise erhalten bleibt. Der Erfindung liegt also das Prinzip zugrunde, die Geometrie des Füllstrahls an die Grundfläche der zu befüllenden Verpackung anzupassen.The inventive design of the exit and / or entrance surface, a filler jet is generated, whose cross-sectional area is also non-rotationally symmetrical, but for example, quadrangular shaped. In free fall, the cross-sectional area changes due to the surface tension again in the direction of a round cross-section. However, it has surprisingly been found that at relatively short heads - as they are common in most packaging - the non-rotationally symmetric cross-sectional area of the filling jet is at least partially maintained. The invention is therefore based on the principle to adapt the geometry of the filling jet to the base of the packaging to be filled.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Höhe der Austrittsfläche größer ist als ihre Breite. Nach dieser Ausgestaltung wird also eine Austrittsfläche gewählt, dessen Größe in den beiden senkrecht zueinander verlaufenden Hauptrichtungen unterschiedlich ist. Die Austrittsfläche kann beispielsweise etwa rechteckig geformt sein. Vorzugsweise ist die Höhe der Austrittsfläche wenigstens 1,3 mal, insbesondere wenigstens 1,4 mal größer als ihre Breite.According to one embodiment of the invention, it is provided that the height of the exit surface is greater than its width. According to this embodiment, therefore, an exit surface is selected whose size is different in the two mutually perpendicular main directions. The exit surface may be shaped approximately rectangular, for example. Preferably, the height of the exit surface is at least 1.3 times, in particular at least 1.4 times greater than its width.
In entsprechender Weise kann auch die Höhe der Eintrittsfläche größer sein als ihre Breite. Auch die Hohe der Eintrittsfläche ist vorzugsweise wenigstens 1,3 mal, insbesondere wenigstens 1,4 mal größer als ihre Breite.Similarly, the height of the entrance surface may be greater than its width. The height of the entrance surface is preferably at least 1.3 times, in particular at least 1.4 times greater than its width.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einlässe und/oder die Auslässe der Kanäle in einer Ebene angeordnet sind. Die Anordnung der Einlässe in einer Ebene hat den Vorteil, dass alle Einlässe gleichzeitig durch ein besonders einfach geformtes, insbesondere durch ein ebenes Dichtelement sicher abgedichtet werden können. Die Anordnung der Auslässe in einer Ebene hat den Vorteil, dass sämtliche Teilströmungen sich gleichzeitig von der Unterseite der Vorrichtung ablösen und somit gleichzeitig der Fallbeschleunigung ausgesetzt werden. Vorzugsweise ist die Ebene, in der die Einlässe der Kanäle angeordnet sind, parallel zu der Ebene, in der die Auslässe der Kanäle angeordnet sind. Dies hat – jedenfalls bei gerade verlaufenden Kanälen – den Vorteil, dass die Kanäle gleich lang sind und somit die reibungsbedingte Verlangsamung der Teilströmungen in allen Kanälen etwa gleich groß ist.A development of the invention provides that the inlets and / or the outlets of the channels are arranged in one plane. The arrangement of the inlets in a plane has the advantage that all inlets can be sealed at the same time safely by a particularly simple-shaped, in particular by a flat sealing element. The arrangement of the outlets in a plane has the advantage that all partial flows simultaneously detach from the underside of the device and thus at the same time be exposed to the acceleration of gravity. Preferably, the plane in which the inlets of the channels are arranged is parallel to the plane in which the outlets of the channels are arranged. This has - at least in straight channels - the advantage that the channels are the same length and thus the friction-induced slowing down of the partial flows in all channels is about the same size.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einlässe und/oder die Auslässe der außermittigen Kanäle kreisförmig auf Ringen um die Mittelachse der Vorrichtung angeordnet sind. Unter einem außermittigen Kanal wird jeder Kanal verstanden, der nicht entlang der Mittelachse der Vorrichtung verläuft. Nach dieser Lehre können mehrere Kanäle derart angeordnet werden, dass ihre Einlässe und/oder ihre Auslässe gleich weit von der Mittelachse entfernt sind. Auf diese Weise lässt sich ein gleichmäßig geformter Füllstrahl erzeugen.According to a further teaching of the invention it is provided that the inlets and / or the outlets of the off-center channels are arranged in a circle on rings around the central axis of the device. By an off-center channel is meant any channel which does not run along the central axis of the device. According to this teaching several channels can be arranged so that their inlets and / or their outlets are equidistant from the central axis. In this way, a uniformly shaped filling jet can be produced.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Einlässe und/oder die Auslässe auf dem äußersten Ring in zwei gegenüberliegenden und voneinander getrennten Gruppen angeordnet sind. Mit anderen Worten ist der äußerste Ring nicht vollständig mit Einlässen/Auslässen besetzt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass trotz der grundsätzlich ringförmigen Anordnung der Einlässe und/oder Auslässe eine Eintrittsfläche und/oder eine Austrittsfläche ermöglicht wird, deren Breite und Höhe unterschiedlich groß sind. Durch diese Ausgestaltung kann also auch bei ringförmiger Anordnung der Einlässe und/oder Auslässe eine nicht-rotationssymmetrische Eintrittsfläche und/oder eine nicht-rotationssymmetrische Austrittsfläche gebildet werden.An embodiment of the invention provides that the inlets and / or the outlets are arranged on the outermost ring in two opposite and separate groups. In other words, the outermost ring is not fully occupied by inlets / outlets. By means of this embodiment, it is achieved that, despite the generally annular arrangement of the inlets and / or outlets, an entry surface and / or an exit surface is made possible whose width and height are of different sizes. As a result of this embodiment, it is thus also possible for a ring-shaped arrangement of the inlets and / or outlets to form a non-rotationally symmetrical inlet surface and / or a non-rotationally symmetrical outlet surface.
Gemäß einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der Kanäle wenigstens 30 beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 30 und 50 liegt. Die Gesamtströmung soll nach dieser Ausbildung in eine besonders hohe Anzahl von Teilströmungen aufgeteilt werden. Dies hat den Vorteil, dass für jede Teilströmung die Geschwindigkeit und Richtung dieser Teilströmung individuell eingestellt werden kann, so dass sich auch komplexe Formen und Geschwindigkeitsprofile des Füllstrahls erzielen lassen. Zudem führt eine hohe Anzahl von Kanälen zu einer größeren Kontaktfläche zwischen Strömung und Kanal, was aufgrund der Kapillarwirkung die Tropfgefahr bei einer Unterbrechung der Befüllung verringert.According to one embodiment of the invention, it is provided that the number of channels is at least 30 and in particular in the range between 30 and 50. The total flow is to be divided according to this training in a particularly high number of partial flows. This has the advantage that the speed and direction of this partial flow can be set individually for each partial flow, so that even complex shapes and velocity profiles of the filler jet can be achieved. In addition, a high number of channels leads to a larger contact area between the flow and the channel, which reduces the risk of dripping if the filling is interrupted due to the capillary action.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittelachsen der außermittigen Kanäle gegenüber der Mittelachse der Vorrichtung um einen Neigungswinkel geneigt angeordnet sind. Durch die Neigung der außermittigen Kanäle können die Teilströmungen in diesen Kanälen neben einem vertikalen Impuls auch einen horizontalen Impuls erhalten. Dies erlaubt eine besonders variable Gestaltung der Form des Füllstrahls. Die betroffenen Kanäle können – in Strömungsrichtung gesehen – nach außen oder nach innen geneigt sein. Eine Neigung nach außen spreizt oder teilt den Füllstrahl und lenkt ihn seitlich an die Wände der Verpackung. Auf diese Weise wird die Verpackung besonders schonend und weitgehend ohne Schaumbildung befüllt. Eine Neigung nach innen ermöglicht hingegen einen besonders spitzen, konzentrierten Füllstrahl.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the center axes of the off-center channels are arranged inclined with respect to the central axis of the device by an inclination angle. Due to the inclination of the off-center channels, the partial flows in these channels can also receive a horizontal pulse in addition to a vertical pulse. This allows a particularly variable design of the shape of the filling jet. The affected channels may be inclined outwards or inwards, viewed in the flow direction. An outward inclination spreads or divides the filling jet and directs it laterally against the walls of the packaging. On In this way, the packaging is particularly gentle and largely filled without foaming. An inward inclination, however, allows a particularly sharp, concentrated filling jet.
Zu dieser Ausgestaltung wird weiter vorgeschlagen, dass der Neigungswinkel im Bereich zwischen 1° und 6° liegt. Der Neigungswinkel ist derjenige Winkel, der sich zwischen der Mittelachse der Vorrichtung und der Mittelachse des entsprechenden Kanals einstellt. Der angegebene Bereich kann wiederum eine Neigung nach außen oder eine Neigung nach innen betreffen.For this embodiment, it is further proposed that the inclination angle is in the range between 1 ° and 6 °. The angle of inclination is the angle which is established between the central axis of the device and the central axis of the corresponding channel. The specified range may in turn relate to an outward inclination or an inward inclination.
Weiter wird zu diesen beiden Ausgestaltungen vorgeschlagen, dass der Neigungswinkel der außermittigen Kanäle mit steigendem Abstand der Kanäle zur Mittelachse der Vorrichtung ansteigt, insbesondere stetig oder monoton ansteigt. Die Neigung der Kanäle soll also umso größer sein, je weiter außen der Kanal angeordnet ist. Die stärkere Neigung der äußeren Kanäle ist insbesondere bei einer Neigung nach innen vorteilhaft, da auf diese Weise ein besonders schlanker, konzentrierter Füllstrahl erreicht werden kann.It is further proposed to these two embodiments that the inclination angle of the off-center channels increases with increasing distance of the channels to the central axis of the device, in particular increases steadily or monotonically. The inclination of the channels should therefore be the greater the further out the channel is arranged. The stronger inclination of the outer channels is particularly advantageous when tilting inwards, since in this way a particularly slender, concentrated filling jet can be achieved.
Alternativ zu den genannten Neigungswinkeln kann für die außermittigen Kanäle vorgesehen sein, dass der Neigungswinkel etwa 0° beträgt. Durch sehr kleine Neigungswinkel, beispielsweise Neigungswinkel im Bereich zwischen –0,5° und +0,5°, oder durch absolut neigungsfreie Kanäle wird ein Füllstrahl erreicht, der weder konzentriert noch gestreut wird. Die Form des Füllstrahls spiegelt also bei diesen sehr geringen Neigungswinkeln weitgehend die Form der Austrittsfläche wider. Dies hat den Vorteil, dass die Form des Füllstrahls besonders genau an der Form der Verpackung angepasst werden kann, was zur besseren Abschirmung von Spritzern beiträgt.As an alternative to the aforementioned angles of inclination, it may be provided for the off-center channels that the angle of inclination is approximately 0 °. Very small angles of inclination, for example angles of inclination in the range between -0.5 ° and + 0.5 °, or by channels which are absolutely free of inclination, result in a filling jet which is neither concentrated nor scattered. The shape of the filling jet thus largely reflects the shape of the exit surface at these very low angles of inclination. This has the advantage that the shape of the filling jet can be adapted particularly precisely to the shape of the packaging, which contributes to a better shielding of splashes.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Einlass eines Kanals eine erste Querschnittsfläche aufweist und jeder Auslass eines Kanals eine zweite Querschnittsfläche aufweist, und dass die zweite Querschnittsfläche wenigstens eines Kanals größer ist als die erste Querschnittsfläche dieses Kanals. Vorzugsweise ist die zweite Querschnittsfläche jedes Kanals größer ist als die erste Querschnittsfläche dieses Kanals. Mit anderen Worten vergrößert sich die Querschnittsfläche der Kanäle in Strömungsrichtung, also von dem Einlass in Richtung des Auslasses. Die Vergrößerung der Querschnittsfläche kann gleichmäßig und stetig oder monoton erfolgen. Nach den Gesetzen der Strömungsmechanik, insbesondere dem Gesetz von Bernoulli führt eine Vergrößerung der Querschnittsfläche zu einer proportionalen Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit. Diese Ausbildung der Kanäle führt demnach zu einer Verlangsamung der in dem Kanal fließenden Teilströmung. Der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche ist daher stets kleiner als eins und stellt ein Maß für den Grad der Verlangsamung dar. Dieser Quotient kann daher auch als „Verlangsamungsfaktor” bezeichnet werden; sein Kehrwert kann demgegenüber als „Beschleunigungsfaktor” bezeichnet werden.According to a further embodiment of the invention, it is provided that each inlet of a channel has a first cross-sectional area and each outlet of a channel has a second cross-sectional area, and that the second cross-sectional area of at least one channel is larger than the first cross-sectional area of this channel. Preferably, the second cross-sectional area of each channel is greater than the first cross-sectional area of that channel. In other words, the cross-sectional area of the channels increases in the flow direction, ie from the inlet in the direction of the outlet. The enlargement of the cross-sectional area can be uniform and continuous or monotonous. According to the laws of fluid mechanics, in particular the law of Bernoulli, an increase in the cross-sectional area leads to a proportional decrease in the flow velocity. This formation of the channels thus leads to a slowing down of the flowing part of the channel flow. The quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area is therefore always smaller than one and represents a measure of the degree of deceleration. This quotient can therefore also be referred to as a "deceleration factor"; its reciprocal can be referred to as "acceleration factor".
Zu dieser Ausbildung wird weiter vorgeschlagen, dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche bei jedem Kanal im Bereich zwischen 0,35 und 0,75 liegt. Dies bedeutet, dass die Querschnittsfläche am Einlass jedes einzelnen Kanals nur etwa 35% bis 75% der Querschnittsfläche am Auslass dieses Kanals beträgt. Jeder einzelne Kanal soll demnach zu einer deutlichen Vergrößerung der Querschnittsfläche und daraus folgenden Verlangsamung der Strömung beitragen, die innerhalb des genannten Bereiches liegt. Es kann vorgesehen sein, dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche – also der Verlangsamungsfaktor – bei jedem Kanal identisch ist; alternativ können die Quotienten auch innerhalb des genannten Bereiches zwischen den Kanälen variieren, so dass die Verlangsamung der Strömung für jeden Kanal individuell angepasst werden kann.For this embodiment, it is further proposed that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area in each channel is in the range between 0.35 and 0.75. This means that the cross-sectional area at the inlet of each individual channel is only about 35% to 75% of the cross-sectional area at the outlet of this channel. Each individual channel should therefore contribute to a significant increase in the cross-sectional area and consequent slowing down of the flow, which lies within the stated range. It may be provided that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area-that is, the deceleration factor-is identical for each channel; alternatively, the quotients may also vary within said range between the channels, so that the slowing of the flow for each channel may be individually adjusted.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht schließlich vor, dass die außermittigen Kanäle einen Abstand zur Mittelachse der Vorrichtung aufweisen und dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche mit steigendem Abstand der außermittigen Kanäle zur Mittelachse der Vorrichtung sinkt, insbesondere stetig oder monoton sinkt. Diese Lehre sieht also vor, dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche – also der Verlangsamungsfaktor – bei den außen liegenden Kanälen kleiner ist als bei den weiter innen liegenden Kanälen. Die Strömung soll also bei den außen liegenden Kanälen stärker verlangsamt werden als bei den weiter innen liegenden Kanälen.Another teaching of the invention finally provides that the off-center channels have a distance from the central axis of the device and that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area decreases with increasing distance of the off-center channels to the central axis of the device, in particular decreases steadily or monotonically. This teaching therefore provides that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area-that is, the deceleration factor-is smaller for the outer channels than for the further inner channels. The flow should therefore be slowed down more in the outer channels than in the more inward channels.
Vorzugsweise ist der Verlangsamungsfaktor umso kleiner, je weiter außen der Kanal angeordnet ist.Preferably, the further down the channel the lower the deceleration factor.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann in allen dargestellten Ausgestaltungen besonders gut zur Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln verwendet werden. Bei den Nahrungsmitteln kann es sich beispielsweise um Milch, Fruchtsaft, Saucen oder Joghurt handeln.The device described above can be used in all the illustrated embodiments particularly well for filling food, in particular for the aseptic filling of food. The foods may be, for example, milk, fruit juice, sauces or yoghurt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only a preferred embodiment. In the drawing show:
In
In
Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurde in
In
Bei der in
Die Kanäle
Bei der in
Bei der in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fülldüsefilling nozzle
- 22
- Körperbody
- 33
- Platteplate
- 44
- Flanschflange
- 55
- Vorsprunghead Start
- 66
- Lochhole
- 77
- Strahlbeam
- 88th
- Mittelachsecentral axis
- 99
- Oberseitetop
- 1010
- Unterseitebottom
- 1111
- Einlassinlet
- 1212
- Auslassoutlet
- 1313
- Fasechamfer
- 1414
- Vorrichtungcontraption
- 1515
- Gehäusecasing
- 1616
- Eintrittsbereichentry area
- 1717
- Austrittsbereichexit area
- 18, 18', 18''18, 18 ', 18' '
- Kanalchannel
- 1919
- Einlassinlet
- 2020
- Auslassoutlet
- 2121
- Flanschflange
- 2222
- Bohrungdrilling
- 2323
- Ventilstangevalve rod
- 2424
- Dichtelementsealing element
- 2525
- Mittelachsecentral axis
- 2626
- erste Querschnittsflächefirst cross-sectional area
- 2727
- zweite Querschnittsflächesecond cross-sectional area
- 2828
- Dichtbereichsealing area
- 2929
- Einlaufbereichintake area
- 3030
- Eintrittsflächeentry surface
- 3131
- Stegweb
- 3232
- Austrittsflächeexit area
- H, H'H, H '
- Höheheight
- B, B'B, B '
- Breitewidth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |